高層建筑結構選型及其經濟性分析

文/杜向陽 趙成明，.身份證號：404898593839；.身份證號：405988053034

高層建筑結構選型及其經濟性分析

文/杜向陽1趙成明2，1.身份證號：410482198512293839；2.身份證號：410522198805132034

我國的高層建筑結構設計更多把關注點放在具體的問題上，而忽視了前期設計中的經濟性分析，造成了很多的經濟浪費，在一定程度上影響了我國高層建筑結構設計的發展。

高層建筑；結構選型；經濟性

1 高層建筑結構選型要點分析

1.1 豎向承重結構的選擇

高層建筑對豎向承重結構進行選擇時，首先要考慮建筑物的高度和承重的需要，不同的建筑結構所能夠承受的重量和實用的高度各不相同，需要注意。一般情況下，框架結構適用于層數較少、高度較低和方針需求降低的建筑;框架一剪力墻結構適用于大多數高層建筑的需要;筒體結構適用于超高層建筑和對防震要求較高的建筑。建筑的用也是進行豎向承重結構選擇的關鍵，一般可以按照住宅建筑、商業建筑和公共性建筑三類。

1.2 水平承重結構的選擇

水平承重結構是保證高層建筑整體穩定性的重要結構，其選型一般包含以下幾種:平板結構、無梁樓蓋結構、密肋樓蓋結構等。其中，平板結構包括有單向板和雙向板，其優點是板底平整，結構高度低，不適用吊頂，適用于剪力墻結構和筒體結構。缺點是當建筑水平跨度較大時，樓面的重量太大，不宜采用。一般非預應力平板不應超過6m，預應力平板不應超過9m。無梁樓蓋一般在公用建筑中采用，可以增加版主連接的可靠性。普通的鋼筋混凝土樓面的跨度為6m以內，預應力混凝土樓面的跨度可以達到9m。在跨度較大而高度受到限制的情況下，一般采用密肋樓蓋進行施工。樓蓋結構的選擇應滿足以下要求，即建筑高度超過五十米時，框架一剪力墻結構、筒體結構等復雜的高層建筑結構，應該采取現澆樓蓋的方式進行;房屋高度小于五十米時，應該按照防震的等級進行選擇，即6,7級抗震結構應該選擇裝配整體式樓蓋、防震等級為8,9級時，應該采用框架一剪力墻現澆樓蓋結構。此外，應該注意的是，混凝土強度等級要在C20-C40之間。

1.3 下部結構選擇

基礎結構對于高層建筑來說具有重要的意義，是保證上部建筑安全和牢固的必要基礎。下部結構的選擇，直接關系到高層建筑的安全和施工造價、工期等。高層建筑下部基礎結構主要包含有柱下獨立基礎、交叉梁基礎、片筏基礎和復合型基礎四種。柱下獨立基礎適用于地質條件較好、高度較低的高層建筑;交叉了基礎適用于地質一般、高度較低和框架一剪力墻和剪力墻建筑結構;片筏基礎適用于土質較弱但高度較低或者土地較好但高度較高的情況，可以比樁基礎更加的利于施工和減少成本，缺點是剛度較弱，對不均勻沉降、裂縫和變形的要求較高。復合型基礎適用于地質較弱和高度較高的情況，可以滿足較高層建筑的結構要求。

2 高層建筑結構體系經濟性分析

高層建筑結構的經濟性分析是整個設計過程中的重點內容，然而當前我國的很多建筑設計部門都忽視了這一問題。隨著社會的發展，人們對性價比的追求越來越高，特別是建筑行業，同一項工程，在質量想同的前提下，成本有著很大的差異。所以，要想實現我國建筑行業的再發展，就必須得考慮到建筑整體的經濟性。高層建筑的結構關乎到它的經濟性，因此在設計的過程中，經濟性分析的過程十分必要，這是降低成本的關鍵策略。以目前的實際情況而言，高層建筑的成本有50%到70%是源自于它的結構，搞好結構的經濟性分析，不僅能夠更好的控制建筑的成本，還可以把握好工程的施工周期，落實好質量的管理。關于結構設計中的經濟性分析，主要可以從以下幾個方面入手分析:

(1)建筑材料的選擇。建筑材料是根據建筑的結構確定的，這其中涉及到了整體結構的穩定性和安全性。但并不是所有的材料都要選擇最貴的和最好的，優勢一些普通的材料就可以滿足設計的需求。如結構鋼材的選擇，很多時候優質鋼就可以滿足設計的所有需求，但是在技術不成熟的情況下，分析不夠完善，為了保證設計的可行性，選擇特種鋼。整個工程下來，就會極大增加結構的成本。特別是在設計的可行性分析時，驗證受力與材料之間的關系，只要大于相應的需求就可以，在保證不影響質量的前提下，選擇性價比較高的材料，就可以在一定程度上降低建筑的成本。

(2)建筑結構的施工操作選擇。高層建筑的施工一般較為復雜，施工的工藝也設計到了多個方面。因此，對于施工操作的選擇也直接影響到施工的成本。在這方面，我國的技術還不夠成熟，所以為了保證建筑工程的質量，往往選用較高的工藝。雖然這種做法提升了建筑的安全性，卻增加了建筑的成本，造成了不必要的浪費。

(3)結構線路的布置。高層建筑的線纜往往選擇可承受大電流和高電壓的集成線，這種線纜的成本很高。如果整體建筑的結構較為復雜，不利于線纜的布置，則會增加線纜的用量，進而增加整個建筑的成本。

上述的幾點為高層建筑結構設計中對經濟性影響較大的，其他環節也會影響到建筑的成本，如工期的控制、設計的行業規范和結構的實現難易度等。這其實和我國發展的實際情況相關，正是因為技術的不成熟和相關的理論研究較少，才造成了當前的結構經濟性分析問題。有時增加結構的成本也是無奈之舉，只能在經濟性和質量上選擇質量。當然，關于經濟性分析的不重視也是重點的影響因素之一。要改變當前高層建筑的結構選型和經濟性，還有很長的路要走。

3 結語

我國的高層建筑發展較為迅速，因此造成了發展的不協調。在社會主義市場經濟環境下，建筑行業要取得自身的發展，不能夠只靠自身的質量，還要在這個前提下提升自己工程的性價比。目前，國內的結構分析主要還是集中在可行性上，各項校核也是針對質量問題。這種現象本沒有錯，但是忽視經濟性分析阻礙著建筑行業的發展，要把前期的結構可行性分析做得更加細致，這樣才能推動該行業的進步，讓高層建筑滿足當前社會的需求。

[1]鐘國華．高層建筑結構設計及某工程結構選型探討[D]．重慶大學,2006．

[2]胡曉彬,劉陽．超高層建筑結構選型與經濟性分析[J]．工程經濟,2016．

[3]張世海,劉正保,張世忠．高層建筑結構選型需求分析[J]．四川建筑科學研究,2004．